FR2819309A1 - Codeur optique et girouette comportant une tel codeur - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un codeur optique et à une girouette comportant un tel codeur optique. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de girouettes. Selon l'invention, un codeur optique rotatif (30, 59) comporte une pluralité de portions (46 à 49, 54 à 57, 60) périphériques aptes à réfléchir ou transmettre un faisceau lumineux incident pour former un faisceau lumineux de sortie modifié ou interrompu permettant de déterminer par intégration temporelle une distance angulaire parcourue, et ledit codeur comporte des portions (48, 49, 55 à 57) ou des groupes de portions qui sont différenciés des autres portions pour permettre de déterminer une position absolue.

Description

<Desc/Clms Page number 1>

Codeur optique et girouette comportant un tel codeur

La présente invention est relative à un codeur optique et à une girouette comportant un tel codeur optique.

Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de girouettes.

La présente invention concerne particulièrement un codeur optique rotatif, c'est à dire un dispositif optique permettant de déterminer la position angulaire d'une pièce

rotative ; l'invention concerne également l'utilisation de ce dispositif optique pour déterminer la direction du vent avec une précision suffisante, en particulier d'une précision de plus ou moins cinq degrés.

Pour déterminer la position angulaire d'une pièce en rotation, on peut utiliser un codeur incrémentai ou un codeur absolu, qui sont généralement associés à un système de détection optique ; un codeur optique incrémentai se caractérise généralement par la présence, à la périphérie d'un disque, d'une pluralité de secteurs opaques identiques intercalés avec une pluralité de secteurs transparents identiques.

La périphérie du disque est placée sur le trajet d'un faisceau lumineux qui est interrompu par les secteurs opaques ; le comptage des interruptions-détectées par un photo détecteur-et leur intégration dans le temps permettent de déterminer une distance angulaire parcourue ; ces codeurs sont surtout utilisés pour la mesure sans contact de la vitesse de rotation, car ils ne permettent ni de détecter le sens de rotation, ni d'informer sur la position angulaire"absolue"de la pièce rotative, c'est à dire sa position par rapport à un référentiel fixe.

Un codeur optique absolu se caractérise généralement par la présence, à la périphérie d'un disque, d'une pluralité de secteurs différents, généralement régulièrement espacés. A titre d'exemple, chaque secteur peut comporter une zone transparente de longueur unique, la longueur des différents secteurs pouvant par exemple varier uniformément le long de la périphérie ; ceci permet par détermination du temps de passage d'un faisceau lumineux au travers de chacun des secteurs transparents, au cours d'une rotation du disque, de déterminer à chaque instant la position"absolue"du disque, et d'en déduire en outre (notamment) sa vitesse de rotation.

<Desc/Clms Page number 2>

Les codeurs absolus et incrémentaux disponibles dans le commerce, qui comportent un stator équipé d'un photoémetteur et d'un photo détecteur ne sont pas adaptés pour être incorporés à une girouette d'une station météorologique ; ils sont notamment trop sensibles aux perturbations électromagnétiques ; ces perturbations sont importantes dans cette application, où la girouette et son capteur de rotation sont généralement disposés en haut d'un mât de plusieurs mètres de hauteur, qui est planté dans je sol en champ libre ; en outre, dans cette application, le fait de placer un photoémetteur et d'un photodétecteur en haut d'un mât pose des problèmes d'étanchéité, de continuité électrique et de maintenance.

La demande de brevet FR A-2 762 913 décrit un dispositif de mesure de la vitesse du vent et de l'ensoleillement qui comporte un codeur optique incrémental rotatif entraîné par le moulinet de l'anémomètre ; le codeur comporte un disque rotatif découpé en secteurs et dont la face inférieure est réfléchissante ; une source de lumière produit un rayonnement lumineux transporté par une première fibre jusqu'au disque ; la lumière réfléchie par le disque est modulée à une fréquence égale au produit de la fréquence de rotation du disque par le nombre de secteurs du disque ; cette lumière modulée est transmise par une deuxième fibre optique jusqu'à un détecteur associé à un boîtier de commande pour piloter le déploiement d'une toile de store motorisé ; ce dispositif ne permet pas de déterminer la direction du vent.

La demande internationale WO80101416 décrit un dispositif de mesure de la vitesse et de la direction du vent qui comporte un premier disque rotatif solidaire d'un moulinet, et qui comporte une ouverture qui produit un premier faisceau lumineux

tournant avec le disque ; ce faisceau sert à mesurer la vitesse de rotation du moulinet, et sert en outre de référence pour mesurer la direction du vent ; à cet effet une girouette est solidaire d'un deuxième disque rotatif comportant une ouverture susceptible de laisser passer ledit faisceau lumineux tournant avec le premier disque.

Ce dispositif ne permet pas d'obtenir une mesure précise de la direction du vent ; en outre, ce dispositif à faisceau tournant ne peut être utilisé qu'avec un anémomètre spécialement conçu à cet effet, ou bien avec un moteur.

Un objectif de l'invention est de proposer un système simple et précis de détection optique de l'orientation d'une girouette.

<Desc/Clms Page number 3>

Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif de mesure de la direction du vent qui soit suffisamment fiable et précis pour être incorporé à une station météorologique.

Un autre objectif est de proposer un tel dispositif qui soit peu sensible à la foudre, et qui soit susceptible de fonctionner dès sa mise sous tension après une interruption de son alimentation.

Selon un premier aspect, l'invention consiste à équiper une girouette d'un codeur optique incrémental comportant une pluralité de portions périphériques ou secteurs, dans lequel des secteurs ou groupes de secteurs sont différenciés de façon à permettre, lors d'une rotation limitée de la girouette, c'est à dire une rotation d'un angle inférieur à 360 , en particulier une rotation d'un angle inférieur à 180 , plus particulièrement une rotation d'un angle inférieur à 90 , une détermination de la position absolue de la girouette (par rapport à un référentiel fixe).

De préférence, les secteurs ou groupes de secteurs différenciés ne sont pas des secteurs opaques, mais au contraire des secteurs-en partie au moinstransparents à la longueur d'onde utile ; il est par exemple possible à cet effet de prévoir un-et de préférence plusieurs-secteurs transparents qui se différencient des autres secteurs transparents par leur largeur (angulaire) comme illustré figure 1, et qui servent ainsi de référence absolue (de repère de calage angulaire).

Cependant, selon une variante préférée de réalisation, sont prévus des secteurs semi-transparents, tous les secteurs transparents et semi-transparents étant de même largeur ; ceci facilite la réalisation mécanique, à l'unité ou en petite série, du codeur, de préférence en solidarisant à un disque de codeur incrémental, un disque formant un écran atténuateur pour certains secteurs ; à titre d'exemple, on peut revêtir un codeur incrémental doté de 180 motifs (fentes ou orifices) périphériques identiques régulièrement espacés, d'un écran souple en forme de disque de même diamètre, transparent sauf en trois zones périphériques assombries pour provoquer respectivement une atténuation de 25 %, 50 % et 75 %, qui sont disposées aux sommets d'un triangle équilatéral (c'est-à-dire disposées à 1200 les unes des autres) ; on obtient ainsi trois repères absolus dont l'un sera détecté lors d'une rotation de 120 de la girouette. De préférence, plutôt que de multiplier les secteurs semi-transparents de référence différenciés par leur transmittance (ou"niveau de gris"), on répartit les secteurs transparents et les secteurs semi-transparents de façon à ce qu'ils forment

<Desc/Clms Page number 4>

des groupes de secteurs"isoatténuants"de largeur angulaire variable le long de la circonférence de l'écran ; on évite ainsi la nécessité d'une mesure précise de l'atténuation ; on réduit ainsi les risques d'erreur, en particulier ceux dus aux dérives en température des caractéristiques de l'écran atténuant, de l'émetteur, du récepteur et du guide optique, en particulier de la fibre optique, qui transporte le faisceau lumineux incident et le faisceau modulé sortant du codeur, depuis un boîtier électronique placé au pied du mât par exemple, jusqu'à la girouette équipée de son codeur.

Selon un autre aspect, l'invention consiste à proposer un dispositif de mesure comportant une pièce susceptible d'être liée en rotation, directement ou par l'intermédiaire d'une transmission, à une gouverne d'une girouette ; ladite pièce est de préférence en forme de disque mince ; la pièce présente une pluralité de portions de dimensions sensiblement identiques, qui sont disposées régulièrement selon une symétrie de révolution selon l'axe de rotation de la pièce ; dans le cas d'une pièce en forme de disque, chaque portion est de préférence constituée par un secteur s'étendant à la périphérie du disque et selon un angle au centre de valeur sensiblement identique pour tous les secteurs, qui sont régulièrement espacés ou accolés le long de ladite périphérie.

En outre, une propriété optique telle que la transmittance ou la réflectance prend, pour chacun (e) des portions ou secteurs, une valeur choisie parmi au moins trois valeurs notablement différentes ; lesdits secteurs ou portions ont de préférence une transparence, à au moins une longueur d'onde dans le domaine de la lumière infrarouge, visible ou ultraviolette, dont la valeur est choisie parmi, pour certains d'entre eux-dits premiers secteurs ou secteurs noirs-une première valeur nulle (0 % de transmission) correspondant à un secteur totalement opaque, pour d'autres secteurs, dits deuxièmes secteurs ou secteurs blancs-une deuxième valeur de transparence totale (environ 100 % de transmission), et pour encore d'autres secteurs - dits troisièmes secteurs ou secteur gris-, une troisième valeur intermédiaire et nettement distincte des deux premières (correspondant environ à 40 %, 50 % ou 60 % de transmission).

Par ailleurs, lesdit (e) s portions ou secteurs sont disposés de façon à ne pas occasionner une variation uniforme de ladite propriété optique ; en particulier, lesdits secteurs blancs et gris sont de préférence groupés (en faisant"abstraction"des secteurs noirs) pour former respectivement des paquets ou zones blanches et grises

<Desc/Clms Page number 5>

disposé (e) s alternativement à la périphérie du disque, de longueur (et/ou largeur) angulaire inégale et choisie de telle sorte qu'un paquet blanc et un paquet gris adjacent à celui-ci s'étendent selon un angle au centre de valeur commune aux autres couples de"paquets"adjacents de secteurs blancs et gris.

De préférence, le système de mesure comporte des moyens d'émission et de transport par fibres optiques de deux faisceaux lumineux incidents qui sont dirigés vers la pièce rotative (en forme de disque) du codeur, ainsi que des moyens de transport et de détection de deux faisceaux de mesure modulés par les secteurs du disque, et correspondant respectivement aux deux faisceaux incidents. En outre, la configuration relative des axes des deux faisceaux incidents (qui s'étendent perpendiculairement au disque) et des secteurs est telle que les signaux de mesure modulés par passage au travers des secteurs du disque, sont sensiblement en quadrature de phase l'un par rapport à l'autre ; ceci facilite la détermination du sens de rotation du disque par détermination du signe du déphasage entre les signaux modulés.

Grâce à l'utilisation de fibres optiques et des moyens définis ci-avant, on peut réaliser une girouette précise, qui peut être éloignée de plusieurs dizaines de mètres d'une unité électronique de traitement de signaux, qui est insensible aux perturbations et ne nécessite pas d'étalonnage sur site, en particulier après une coupure d'alimentation électrique de l'unité électronique.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention.

La figure 1 illustre en vue en plan un disque de codeur incrémental modifié conformément à un premier mode de réalisation de l'invention, pour permettre un repérage angulaire absolu de trois positions espacées de 120 degrés.

La figure 2 illustre schématiquement les constituants d'un dispositif selon

l'invention pour la mesure de la vitesse et de la direction du vent à l'aide de deux organes sensibles montés libres en rotation sur un mât : un anémomètre à 3 coupelles (ou moulinet) d'une part, et une girouette d'autre part.

La figure 3 illustre en vue en coupe longitudinale par un plan diamétral vertical, un boîtier susceptible d'être fixé sur un mât, qui incorpore un arbre monté libre en

<Desc/Clms Page number 6>

rotation selon son axe vertical et un codeur optique solidaire de l'extrémité inférieure de l'arbre ; l'extrémité supérieure de l'arbre est destinée à recevoir soit un moulinet d'anémomètre, soit une gouverne de girouette.

La figure 4 illustre en vue en perspective éclatée les constituants d'un codeur optique selon l'invention.

La figure 5 illustre en vue en perspective avec arrachement le codeur de la figure 4 ainsi qu'un support d'extrémités de fibres optiques en forme de fourche (en U).

La figure 6 illustre en vue en plan un écran en forme de disque souple comportant 72 secteurs de largeur angulaire identique, dont 36 secteurs transparents et 36 secteurs semi-opaques.

La figure 7 illustre schématiquement les circuits électroniques de traitement des signaux délivrés par des détecteurs optiques pour la détermination de la vitesse de rotation de l'anémomètre et de la position angulaire de la girouette.

Par référence à la figure 2, le dispositif 1 de mesure comporte un moulinet 2 à 3 coupelles monté rotatif selon un axe 3 vertical, par rapport à un boîtier support 4, ainsi qu'une girouette 5 montée rotative selon un axe 6 vertical, par rapport à un boîtier support 7.

Un boîtier 8 renferme une unité 9 de traitement de signaux telle qu'illustrée figure 7 ; le boîtier 8 est raccordé par une liaison 10 à une source (non représentée) d'énergie électrique telle qu'une batterie d'accumulateurs ; le boîtier 8 est raccordé par une liaison 11 de transmission de données, de préférence numérique, à un système (non représenté) d'affichage et/ou d'enregistrement des données de mesure ; le boîtier 8, qui peut être disposé au pied d'un mât supportant les boîtiers 4 et 7, est respectivement relié à ces deux boîtiers par un premier faisceau 12 de 2 fibres optiques et par un second faisceau 13 de 4 fibres optiques.

Comme illustré figure 3, chacun des boîtiers support 4,7 comporte une structure mécanique identique : un tube 24 d'axe 3,6 abrite un arbre 23 monté rotatif selon l'axe 3,6 grâce à deux roulements à billes 14 et 15 ; l'extrémité supérieure 16 de l'arbre 23 reçoit le moulinet 2 à coupelles ou bien le drapeau de la girouette 5, qui sont solidarisés à l'arbre et bloqués par un écrou 17.

<Desc/Clms Page number 7>

La partie fixe du boîtier 4,7 comporte en outre un corps tubulaire 25 d'axe 3,6 fermé à son extrémité inférieure par un disque 18 et une embrase 26 de liaison avec un tube 19 ; le corps 25 est fermé à son extrémité supérieure par un capot 20 percé d'un orifice central au travers duquel s'étendent le tube 24 et l'arbre 23 ; l'extrémité inférieure du tube 24 est solidaire d'un disque 27 qui supporte une fourche 28 de lecture optique ; le disque 27 est fixé au disque 18 par des tiges 40 parallèles à l'axe 3,6.

Le boîtier 4,7 abrite un connecteur 33 optique de raccordement du faisceau 12,13 de fibres à deux fibres optiques 32 de transport de deux faisceaux lumineux incidents (une seule fibre 32 suffit pour l'anémomètre) et à deux fibres optiques 31 de transport de deux faisceaux lumineux de sortie (une seule fibre 31 pour l'anémomètre).

La partie tournante 30 du capteur permettant une mesure de position angulaire et/ou une mesure de vitesse de rotation de l'arbre 23 est fixée à l'extrêmité inférieure 29 de l'arbre 23 comme décrit ci-après par référence aux figures 4 et 5 en particulier.

Cette structure solidaire de l'arbre comporte (figure 4) quatre disques empilés

coaxiaux et percés d'un orifice central pour le passage de l'extrêmité 29 de l'arbre : un premier disque 45 servant de support des autres disques et de liaison rigide avec l'arbre ; un second disque 44 muni à sa périphérie d'une pluralité de fentes 46 radiales de forme identique et régulièrement espacées qui forment une pluralité de secteurs transparents, chaque portion périphérique du disque qui s'étend entre deux fentes adjaçentes formant un secteur opaque ; un troisième disque 43 constituant un écran de repérage absolu, dont la périphérie est munie d'une pluralité de secteurs 48 (figure 6) transparents et d'une pluralité de secteurs 49 (figure 6) semi-transparents ; un quatrième disque 42 recouvre les autres et est percé à sa périphérie d'une pluralité d'orifices 47 circulaires identiques et régulièrement espacés.

Le nombre des fentes 46 est égal au nombre des orifices 47 ainsi qu'au nombre cumulé des secteurs 48 et 49 ; afin d'obtenir une précision de 5 degrés pour la

mesure de la position angulaire absolue, on peut donner à ce nombre la valeur 72.

Le diamètre des disques 43 et 44 est sensiblement le même ; sa valeur est légèrement inférieure au diamètre du disque 42 et est légèrement supérieure au diamètre du disque 45 ; ainsi, en calant angulairement, lors du montage du codeur, les

<Desc/Clms Page number 8>

différents disques les uns par rapport aux autres, de façon appropriée, chacune des fentes 47 peut être disposée de façon à s'étendre entièrement en regard d'un des secteurs 48 ou 49 du disque 43, ainsi qu'en regard d'un des orifices 47 du disque 42, de façon à laisser passer sensiblement la totalité du faisceau lumineux délivré à l'extrêmité d'une des fibres 32 jusqu'à l'extrêmité de la fibre 31 correspondante, lorsque la fente est en regard d'un secteur 48 transparent, ou bien une partie de ce faisceau lorsque la fente est en regard d'un secteur 49 semi-opaque ; à cet effet, l'axe 50,51 selon lequel s'étendent les extrêmités des fibres 32 et des fibres 31, qui sont maintenues par la fourche 28 (figure 5), est disposé à une distance 52 de l'axe 3,6 qui est égale au rayon du cercle sur lequel sont disposés (et/ou centré (e) s) les orifices 47, les fentes 46 et les portions périphériques des secteurs 48 et 49.

Pour la mesure de la vitesse du vent par mesure de la vitesse de rotation de l'arbre 23, la partie tournante 30 du capteur et la partie fixe peuvent être simplifiées : la

partie tournante peut être limitée à un seul disque tel que le disque 44, ou bien le disque 42, ou bien le disque de la figure 1 ; en effet, le passage successif des secteurs transparents et des secteurs opaques de l'un de ces disques provoque, comme dans un codeur incrémental classique, le découpage temporel du faisceau issu continûment de la fibre 32, c'est-à-dire la création d'un faisceau impulsionnel transporté par la fibre 31 jusqu'à un détecteur ; le comptage et/ou l'intégration temporelle des impulsions permet de déterminer la vitesse de rotation de l'arbre ; par ailleurs, la partie fixe ne nécessite pas deux fibres incidentes 32 et deux fibres de sortie 31 : une seule suffit en entrée et en sortie, qui forment le faisceau 12 (figure 2).

Le disque 42 peut également être omis pour la girouette, dans certaines applications ; en effet, il sert essentiellement à maintenir parfaitement plan l'écran 43 lorsque celui-ci est mince et susceptible de se déformer lorsqu'il est soumis à des variations importantes de température.

Pour la mesure de la position angulaire de la girouette, il est par contre indispensable, outre la mesure relative de la rotation par un disque de codeur incrémental tel que repéré 42 et 44, de détecter le sens de rotation et de déterminer de façon absolue la position angulaire de l'arbre.

L'utilisation de deux faisceaux incidents pour former deux faisceaux transmis et hachés par les secteurs opaques du codeur permet de déterminer le sens de rotation ; à cet effet, la configuration relative des deux faisceaux incidents d'une part et

<Desc/Clms Page number 9>

de la forme des secteurs opaques d'autre part, est de préférence choisie de façon à ce que les fronts (montants ou descendants) des deux impulsions lumineuses en sortie résultant de l'interruption des deux faisceaux lumineux incidents par un (seul) secteur opaque soient en quadrature de phase ; à cet effet on peut, comme illustré figure 5, maintenir les deux fibres 32 écartées l'une de l'autre d'une distance 53 (mesurée périphériquement et/ou tangentiellement à un cercle situé dans un plan parallèle aux disques, centré sur l'axe 3,6 et coupant les axes 50,51) dont la valeur est sensiblement égale à un quart ou trois quarts du pas d'espacement des secteurs du disque codeur.

Pour permettre la détermination de la position absolue de la partie tournante du capteur, le disque 59 figure 1 comporte, outre une pluralité de fentes 60 identiques, régulièrement espacées et séparées deux à deux par des portions opaques 54 également identiques, trois fentes 55 à 57 de largeur substantiellement différente (plus élevée) que celle des fentes 60, ces 3 largeurs étant différentes les unes des autres ;

ainsi la mesure de la durée de chaque impulsion lumineuse transmise par une des fibres 31 de sortie permet, par comparaison avec la durée de l'impulsion (ou des impulsions) précédemment détectée (s), de déterminer si l'impulsion correspond à une des fentes 60 minces identiques ou bien à une des trois fentes 55 à 57 plus larges, et laquelle d'entre ces trois fentes ; étant donné que ces trois fentes sont espacées d'un angle 58 de 120 degrés, une rotation de 120 degrés de la girouette permet de déterminer la position absolue de l'arbre et, connaissant le calage initial du disque par rapport au Nord, de connaître la direction du vent.

Cependant, ce type de réalisation qui est basé sur l'analyse (différentielle) de la durée des impulsions lumineuses pour déterminer la position absolue du disque, nécessite, pour l'utilisation du codeur dans une girouette, la mise au point d'algorithmes complexes, du fait notamment que la vitesse de rotation du disque peut varier à chaque instant, et peut fréquemment s'annuler ; c'est pourquoi le repérage angulaire absolu est de préférence basé sur une mesure d'atténuation optique du faisceau par interception de secteurs (semi) transparents.

Le disque 43 figure 6 permet d'obtenir le même résultat en nécessitant seulement une rotation de la girouette de 45 degrés, grâce à l'imbrication des 8 groupes de secteurs transparents et des 8 groupes de secteurs semi-transparents, selon laquelle chacune des 8 paires de deux groupes adjacents comporte 9 secteurs

<Desc/Clms Page number 10>

de 5 degrés chacun ; on a constaté qu'une telle configuration permet généralement (sauf en cas de vent nul) d'obtenir, par lecture de neuf secteurs successifs au maximum, de connaître la position absolue de la girouette après une durée d'attente de l'ordre d'une dizaine de secondes, après que l'information de position ait été perdue par suite, par exemple, d'une interruption de l'alimentation du boîtier 8.

Grâce à l'alternance des groupes de secteurs 48 blancs et 49 gris et à la taille de ces groupes, on obtient (non pas 8 mais) 16 positions de référence qui correspondent chacune à la frontière radiale 61 entre un groupe de secteurs blancs et un groupe de secteurs noirs, puisque par le jeu du couple taille/transparence, chaque groupe de secteurs est unique.

Le repérage d'un groupe de secteurs (48 ou 49) ne pouvant se faire qu'à condition d'avoir compté le nombre de pas (secteur) de 5 degrés le constituant, il est nécessaire de parcourir au maximum deux groupes de secteurs consécutifs pour déterminer sans ambiguïté à quelle position correspond la frontière 61 que l'on vient

de franchir. Au démarrage (après une mise sous tension), dès le franchissement d'une première frontière, on synchronise par mise à 0 le compteur de pas d'un groupe voisin de secteurs. Après le parcours complet du groupe de secteurs, au franchissement de sa frontière, le système électronique, dans une mémoire sauvegardée duquel sont enregistrés la configuration des groupes de secteurs ainsi que la position (par exemple celle repérée 61 a) correspondant à la gouverne 5, est capable de déterminer la position. On comprend que, dans le pire des cas, il faudra parcourir deux groupes complets de secteurs. La répartition choisie garantit que la somme des distances angulaires de deux groupes de secteurs consécutifs n'excède jamais 10 pas, soit 50 degrés.

Par référence à la figure 7, le traitement des signaux est effectué de la façon suivante : pour la partie anémométrique, le rayon lumineux issu de la photodiode 70 est injecté dans une fibre 32 du faisceau 12 montant au capteur 2,4. Après passage à travers le disque de codage, le rayon lumineux repart par la fibre optique 31 descendante jusqu'à la photodiode 71 de réception. Le signal de très faible amplitude issu de la photodiode 71 est amplifié par les étages amplificateurs A7 et A8 puis mis

en forme en tout ou wien par le circuit 72 pour attaquer les éléments de comptage du microcontrôleur 73 (signal VOIE~FF). La fréquence de ce signal est directement proportionnelle à la vitesse de rotation du disque de l'anémomètre.

<Desc/Clms Page number 11>

Pour la girouette, comme pour l'anémomètre, les signaux électriques issus des deux photodiodes 74 et 75 de réception sont amplifiés (étages A1/A2 pour RL1, A3/A4/A5 pour RL2) puis mis en forme tout ou rien par le circuit 72 avant d'être présentés au microcontrôleur en tant qu'informations DD-RL1 et DD-RL2. Ces informations sont alors dirigées vers les traitements logiciels associés au compteur incrémental.

L'échantillonnage des signaux DD-RL2 et DD-RL1 est synchronisé par le signal XIRQ. Ce signal est issu d'une logique séquentielle (bascules B1 et B2) permettant d'obtenir un front montant à chaque changement d'état du signal DD-RL1. Le retour en position de repos des bascules est assuré par la commande RST-XIRQ.

Afin de mesurer le niveau du signal lumineux transmis par un des secteurs 48, 49 pour déterminer s'il s'agit d'un secteur transparent ou semi-transparent, il peut être nécessaire de limiter les variations de flux du signal lumineux servant à la mesure de niveau (RL2) dues aux dérives en température des composants optiques (fibre notamment). On peut utiliser pour cela un système d'asservissement numérique. Un convertisseur numérique/analogique 76 piloté par un microcontrôleur 73 permet d'agir sur le courant de polarisation des photodiodes 70 émettrices pour la girouette. Bien que cela soit moins critique pour le signal lumineux RL1 et le signal lumineux de l'anémomètre, on peut stabiliser également ceux-ci en les pilotant par le CNA-76.

Deux fibres montantes 32 vont véhiculer les signaux lumineux RL1 et RL2 jusqu'à la tête optique 30 et deux fibres descendantes 31 vont ramener ceux-ci jusqu'aux diodes de mesure 74,75.

La mesure de niveau lumineux du rayon RL2 est effectuée par un convertisseur analogique/numérique intégré au microcontrôleur, qui reçoit le signal analogique DDRL2-AN amplifié en sortie de A4.

Le contrôle du signe du déphasage entre les signaux RL1 et RL2 détectés en 74 et 75 permet de déterminer en permanence le sens de rotation du disque de l'anémomètre, afin de connaître sa position.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Codeur optique rotatif (30,59) comportant une pluralité de portions (46 à 49,54 à 57,60) périphériques aptes à réfléchir ou transmettre un faisceau lumineux incident pour former un faisceau lumineux de sortie modifié ou interrompu permettant de déterminer par intégration temporelle une distance angulaire parcourue, caractérisé en ce qu'il comporte des portions (48,49, 55 à 57) ou des groupes de portions qui sont différenciés des autres portions pour permettre de déterminer une position absolue.

2. Codeur selon la revendication 1, comportant une pièce rotative en forme de disque (42 à 45,59) comportant des secteurs formant lesdites portions périphériques, et qui se différencient par une transmittance prenant une valeur choisie parmi au moins trois valeurs différentes.

3. Codeur selon la revendication 2, qui comporte des secteurs (48) transparents et des secteurs (49) semi-transparents.

4. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel des portions ou secteurs différenciés sont de largeur identique et sont groupés en paquets de largeur inégale qui sont délimités par des frontières radiales (61).

5. Codeur selon la revendication 4, qui comporte 8,16 ou 32 frontières radiales (61).

6. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui comporte un premier disque (44) muni d'une pluralité de secteurs transparents (46) alternant avec des secteurs opaques, qui comporte en outre un deuxième disque (43) muni d'une pluralité de secteurs (48) transparents alternant avec des secteurs (49) semitransparents et dont le nombre cumulé est égal à celui des secteurs transparents du premier disque, lesdits disques étant solidaires l'un de l'autre et coaxiaux.

7. Girouette caractérisée en ce qu'elle comporte un codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et un support (28) d'extrémité de deux fibres optiques (32) de transport d'un faisceau incident, et de deux fibres optiques (31) de transport d'un faisceau de sortie.

<Desc/Clms Page number 13>

8. Girouette selon la revendication 7, dans laquelle la configuration relative des axes (50, 51) des faisceaux lumineux et des secteurs est telle que les signaux et/ou les faisceaux lumineux de sortie sont sensiblement en quadrature de phase.

9. Dispositif de mesure de la direction du vent qui comporte une girouette selon la revendication 7 ou 8 et qui est alimenté par une batterie d'accumulateurs.

10. Dispositif selon la revendication 9, qui comporte des moyens numériques (73, 76) d'asservissement du niveau du faisceau lumineux incident, de façon à pallier les dérives des caractéristiques des composants optiques (31,32, 70,71, 74,75).